CC BY
10ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 631.173
К ВОПРОСУ О РАЗВИТИИ СОВРЕМЕННЫХ СПОСОБОВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ
Баулин Николай Константинович, инженер; ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Москва, Российская Федерация
Аннотация: В данной статье рассмотрены пути достижения результатов разных способов диагностики на разных этапах развития техники - от уровня первых тракторов и комбайнов до современных беспилотных комплексов. Для достижения цели были решены следующие задачи: рассмотрены особенности конструкции и способы определения технического состояния; представлен практический анализ способов диагностирования на разных уровнях на примере сельскохозяйственной и грузовой техники. Доказано, что, несмотря на наличие всех современных технологий, методик и инструментов для определения технического состояния, специалистам необходимо прибегать и к различным способам, в том числе и к органолептическому осмотру, который подразумевает использование только наработанного опыта.
Ключевые слова: диагностика; технический сервис; техническое состояние; технологии; электроника.
ON THE ISSUE OF THE DEVELOPMENT OF MODERN METHODS OF DIAGNOSING AGRICULTURAL MACHINERY
Baulin Nikolaj Konstantinovich, engineer; FSAC VIM, Moscow, Russia
Abstract: This article discusses the ways to achieve the results of different diagnostic methods at different stages of technology development-from the level of the first tractors and combines to modern unmanned complexes. To achieve this goal, the following tasks were solved: the design features and methods for determining the technical condition were considered; a practical analysis of diagnostic methods at different levels was presented on the example of agricultural and truck equipment. It is proved that, despite the availability of all modern technologies, techniques and tools for determining the technical condition, specialists need to resort to various methods, including organoleptic examination, which
implies the use of only accumulated experience.
Keywords: diagnostics; technical service; technical condition; technologies; electronics.
Для цитирования: Баулин, Н. К. К вопросу о развитии современных способов диагностирования сельскохозяйственной техники / Н. К. Баулин. - Текст : электронный // Наука без границ. - 2021. - № 6 (58). - С. 34-39. - URL: https://nauka-bez-granic.ru/№-6-58-2021/5-58-2021/
For citation: Baulin N.K. On the issue of the development of modern methods of diagnosing agricultural machinery // Scince without borders, 2021, no. 6 (58), pp. 34-39.
Уровень технической готовности тракторов и автомобилей определяется их техническим состоянием и деятельностью транспортных и сельскохозяйственных организаций, а также надежностью их конструкции и мерами по обеспечению их работоспособности в процессе эксплуатации.
На сегодняшний день практика диагностирования располагает достаточно развернутой классификацией видов, в том числе [1]:
по способу технической реализации:
- аппаратурные,
- программные,
- программно-аппаратурные;
по расположению относительно объекта диагностирования:
- внешние,
- встроенные;
по степени универсальности применения:
- специализированные,
- универсальные;
по степени автоматизации и обработки информации:
- ручные,
- автоматизированные,
- автоматические;
по форме обработки и представления информации:
- специализированные,
- аналого-цифровые,
- аналоговые,
- цифровые;
по степени воздействия на объект диагностирования:
- активные,
- пассивные.
Такая классификация является наиболее точной и подходит большинству типов износа и для каждого узла.
При выпуске тракторов МТЗ-5, Т-100, Т-150, ДТ-74 допуски и посадки имели низкую точность, подгонка узлов и агрегатов имела довольно условный характер. В процессе эксплуатации техники увеличивались зазоры, изнашивались пары трения, менялись свойства материалов. При достижении критического износа требовался восстановительный ремонт либо замена детали, и даже после ремонта наблюдался люфт и биение. К примеру: при изготовлении плунжерных пар топливного насоса высокого давления Чугуевского завода ТА (серии НД) точность неравномерности подачи топлива по секциям не должна быть более 40 %. В противном случае меняют плунжерную пару на подходящую по группе гидроплотности, что является заниженным показателем в сравнении с двигателем Mercedes-Benz OM457LA (Евро-5) в котором тот же параметр имеет значение в 20 %.
Развитию способов диагностики послужили несколько факторов. Например, появление экологического стандарта, регулирующего содержание вредных веществ в выхлопных газах, и, как следствие, усовершенствование систем двигателя. Данный стандарт Евро-1 был разработан и принят в ряде стран в 1992 г. Далее, переход от карбюраторных к моновпрысковым
системам подачи топливовоздушной смеси. Появление первых транспортных средств, двигатели которых работали уже с блоками управления, их диагностика и устранение неисправностей сводилась к подключению диагностических разъёмов к блоку управления двигателя и чтение текущих параметров. Компания General Motors, в 1980 г. представила первый фирменный интерфейс ALDL (Assembly Line Diagnostic Link) и протокол для тестирования модулей управления двигателей (ECM). ALDL протокол работает на 160 бит/с, и следит за системами автомобиля [2].
В 1991 г. Калифорнийский совет по воздушным ресурсам (Агентство чистого воздуха), основателем которого являлся Рональд Уилсон Рейган, настоял на введении стандарта бортовой диагностики - OBD-I, такая технология должна побудить автопроизводителей разрабатывать надёжные системы контроля за выбросами. После её внедрения были замечены недостатки. Разъёмы линии передачи данных, как и его положение в кабине, не регламентированы, равно как и данные протокола. Система OBD-I лишена многих функций. Так, например, сканеры для подключения к автомобилю предоставляют базовый доступ к потоку данных, считывают текущие параметры, а также сводят их в таблицы. Чтение кодов неисправностей не представлялось возможным, в отличие от стандарта OBD-II, где информация выводится в кодовом виде, OBD-I выводит информацию в световом варианте морганием светодиода. К примеру, одно моргание, далее короткая пауза и 7 морганий означают код 17. Главным недостатком является скорость передачи данных, она составляет 8192
бит/с, чего, конечно, хватает для чтения потока данных низкоскоростной шины, но программирование и прошивка модуля на такой скорости не представляется возможной. Для этих целей следует демонтировать блок с автомобиля, подключить через специальный переходной модуль напрямую к компьютеру, что вполне реализуемо в условиях СТО, но поломка автомобиля редко случается рядом со станцией технического обслуживания [3, 4].
Следующим витком стала разработка нового разъёма под стандартом ISO 9141-2, который стал носить название OBD-II. В нём были учтены недостатки предыдущей версии. Такой стандарт получил унифицированный вид разъёма со стандартным расположением пинов в колодке разъёма согласно SAE J1962 и начал устанавливаться в определённом месте в зоне нахождения руля, тем самым стал более доступным.
Начали применять новый принцип передачи данных, при котором все модули, находящиеся в кабине объединили в шину передачи данных LIN, которая основана на стандарте ISO 9141-1, более известном как K-Line. Скорость передачи данных возросла на 212 % и составила 25000 бит/с, увеличилась частота. Опрос блоков происходит непрерывно, данные стали передаваться пакетами, а не непрерывным потоком, такое решение было обусловлено резким ростом электронной укомплектованности автомобиля. С каждым годом каждую систему переводили на шину данных, такое решение позволило автопроизводителям ускорить реакцию автомобиля на те или иные действия водителя, а, следовательно, возросла активная безопасность автомобиля. Появилась возможность пе-
репрограммирования модулей без их демонтажа, что упростило ремонт [5].
С начала XXI века автомобильные производители стали разрабатывать автомобили с высоким экологическим классом. Эффективность использования энергии стала расти, новые двигатели имеют улучшенный КПД. К сравнению, такой коэффициент в двигателе КамАЗ-740 имел значение 26 %, а уже доработанная модель 740.75-440 - 45 %, следовательно, контроль за его состоянием стал более жёстким. Стали увеличивать степень сжатия, внедрять турбокомпрессоры, дорабатывать топливную аппаратуру. К примеру, такая компания, как Robert Bosch GmbH, применила новый принцип топливо-подачи Common Rail. Такая система проще и надёжнее, а благодаря электронно-управляемым форсункам -снизился расход топлива.
Работы по усовершенствованию транспортных средств не ограничивались двигателем, также изменению подверглась и трансмиссия. Для тракторов производства JCB была разработана интеллектуальная система ABS, в стандартном варианте такой комплекс был адаптирован под внедрение в легковые и грузовые автомобили, двигающиеся с большой скоростью и относительно низким профилем шин. В случае сельскохозяйственных тракторов эта система была доработана и обкатана для работы с большими колёсами и рассчитана на низкоскоростные характеристики транспортного средства [6].
Компания WABCO предложила усовершенствованную воздушную систему для сельскохозяйственной техники, внедрив в неё электронные компоненты и дополнительно защитив их от пыли.
Таким образом датчики, контроллеры, модули управления стали неотъемлемой частью современной техники.
Неисправности с внедрением дополнительных систем стали частым явлением, поэтому требовалась более вместительная шина данных. Количество передаваемой информации растёт, и низкоскоростной шины LIN стало не хватать. Поэтому совместно с K-Line стандартом используется CAN (Controller Area Network). Главным её отличием от низкоскоростной шины является скорость, информация кодируется в идентификатор длинной 11 бит и передаётся по двум проводам со скоростью в диапазоне от 20 килобит в секунду до 1 мегабита в секунду. Так же, в отличие от LIN, шина CAN защищена от помех витой парой проводов и замыканием как на массу кузова, так и между собой. Для защиты данной шины от повреждения на концах устанавливается балансирное сопротивление, благодаря которому блоки, входящие в связь с шиной данных, защищены от перегрузки.
Почти все транспортные средства работают с протоколом OBD-II, а значит, шина CAN входит в его состав. Несмотря на удобство использования такого формата передачи данных, есть и недостаток, а именно: один пакет содержит в себе слишком много служебных данных (следовательно, для полезной информации остаётся мало места), отсутствие единого общепринятого стандарта на протокол высокого уровня. Для решения задач стали разрабатывать протоколы высокого уровня для разных областей применения: CANopen - открытый сетевой протокол для подключения встраиваемых устройств в бортовых транспортных сетях, DeviceNet широ-
ко применяется на транспорте, в машиностроении и промышленности, UAVCAN используется при проектировании робототехники и т.д.
На сегодняшний день ведутся испытания принципиально новой технологии передачи данных. Речь идёт об оптических кабелях. Их пропускная способность исчисляется терабитами в секунду. Так, к 2008 г. была достигнута скорость 10,72 Тбит/с, последний рекорд скорости составлял 255 Тбит/с. При применении такой технологии современные транспортные машины не будут нуждаться в доработках ещё много лет, но есть и недостатки такой линии. При повреждении оптоволоконного кабеля информация не может передаваться, а восстановление линии требует от специалиста высокой квалификации, а также существующие на данный момент диагностические комплексы не поддерживают диагностику оптических кабелей. Зачастую хозяйства находятся на некотором отдалении от профессиональных станций технического обслуживания, следовательно, восстановление рабочего процесса может затянуться на неопре-
делённый срок [7, 8].
Совместные разработки производителей сельскохозяйственной техники, компании информационных технологий и роботизированной техники двигаются в направлении беспилотных и автономных тракторов.
Такие машины более удобны для диагностирования систем, так как не требуется прямого вмешательства. Специалист получает всю необходимую информацию на свой компьютер, не прерывая рабочего процесса. Также имеется возможность контролировать параметры работы агрегатов и при необходимости снизить нагрузку на определенный узел [9, 10].
Таким образом, информационные технологии широко внедряются в современный транспорт, и их развитие благоприятно сказывается как на рабочем процессе, так и на обслуживании техники. Компании, специализирующиеся на разработке новых технологий и систем, производят всё более удобные средства диагностирования и минимизируют количество рабочих операций, происходит значительное снижение трудоемкости.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Беднарский, В. В. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей / В. В. Беднар-ский. - Ростов-на-Дону : Феникс, 2007. - 448 с. - Текст : непосредственный.
2. Селиванов, С. С. Механизация процессов технического обслуживания и ремонта автомобилей / С. С. Селиванов, Б. В. Иванов. - М. : Транспорт, 2003. - 198 с. . - Текст : непосредственный.
3. Набоких, В. А. Диагностика электрооборудования автомобилей и тракторов / В. А. Набоких. - М. : ФОРУМ; НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 288 с. - Текст : непосредственный.
4. Семейкин, В. А. Теоретические предпосылки организации процесса входного контроля качества машиностроительной продукции / В. А. Семейкин, А. С. Дорохов. - Текст : непосредственный // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. - 2007. - № 2 (22). - С. 92-94.
5. Катаев, Ю. В. К вопросу выбора и использования современных средств технического обслуживания машин / Ю. В. Катаев, Е. Ф. Малыха. - Текст : непосредственный // Автотранспортная техника XXI века. Сборник статей III Международной научно-практической конференции. - 2018. - С. 45-52.
6. Боярских, С. А. Антиблокировочная система ABS / С. А. Боярских. - Механика и
машиностроение, 2019. - 110 с. - Текст : непосредственный.
7. Катаев, Ю. В. Анализ направлений повышения эффективности дилерской деятельности на предприятиях / Ю. В. Катаев, Е. Ф. Малыха. - Текст : электронный // Наука без границ. - 2018. - № 6 (23). - С. 62-67.
8. Малыха, Е. Ф. Оценка технической оснащенности аграрного производства / Е. Ф. Малыха, Ю. В. Катаев. - Текст : непосредственный // Экономика сельского хозяйства. - 2019. - № 6. - С. 62-68.
9. Дорохов, А. С. Резервы повышения производительности и надежности МТП в АПК / А. С. Дорохов, Н. А. Петрищев, И. М. Макаркин и др. - Текст : непосредственный // Сельскохозяйственная техника: обслуживание и ремонт. - 2018. - № 11. - С. 34-39.
10. Дорохов, А. С. Роль качества в инженерно-техническом обеспечении АПК / А. С. Дорохов. - Текст : непосредственный // Труды ГОСНИТИ. - 2016. - Т. 125. -С. 62-69.
REFERENCES
1. Bednarskij V.V. Tekhnicheskoe obsluzhivanie i remont avtomobilej [Car maintenance and repair]. Rostov-on-the-Don, Feniks, 2007, 448 p.
2. Selivanov S.S., Ivanov B.V. Mekhanizaciya processov tekhnicheskogo obsluzhivaniya i remonta avtomobilej [Mechanization of car maintenance and repair processes]. Moscow, Transport, 2003, 198 p.
3. Nabokih V.A. Diagnostika elektrooborudovaniya avtomobilej i traktorov [Diagnostics of electrical equipment of cars and tractors]. Moscow, FORUM; NIC INFRA-M, 2013, 288 p.
4. Semejkin V.A., Dorohov A.S. Teoreticheskie predposylki organizacii processa vhodnogo kontrolya kachestva mashinostroitel'noj produkcii [Theoretical prerequisites for the organization of the process of input quality control of machine-building products]. Vestnik FGOU VPO MGAU, 2007, no. 2 (22), pp. 92-94.
5. Kataev Yu.V., Malyha E.F. K voprosu vybora i ispol'zovaniya sovremennyh sredstv tekhnicheskogo obsluzhivaniya mashin [On the issue of choosing and using modern means of machine maintenance]. // Avtotransportnaya tekhnika XXI veka. Sbornik statej III Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii, 2018, pp. 45-52.
6. Boyarskih S.A. Antiblokirovochnaya sistema ABS [ABS anti-lock system]. Mekhanika i mashinostroenie, 2019, 110 p.
7. Kataev Yu.V. Analiz napravlenij povysheniya effektivnosti dilerskoj deyatel'nosti na predpriyatiyah [Analysis of ways to improve the efficiency of dealer activity at enterprises]. Nauka bez granic, 2018, no. 6 (23), pp. 62-67.
8. Malyha E.F. Ocenka tekhnicheskoj osnashchennosti agrarnogo proizvodstva [Assessment of the technical equipment of agricultural production]. Ekonomika sel'skogo hozyajstva, 2019, no. 6, pp. 62-68.
9. Dorohov A.S., Petrishchev N.A., Makarkin I.M. and others Rezervy povysheniya proizvoditel'nosti i nadezhnosti MTP v APK [Reserves for improving the productivity and reliability of MTP in the agro-industrial complex]. Sel'skohozyajstvennaya tekhnika: obsluzhivanie i remont, 2018, no. 11, pp. 34-39.
10. Dorohov A.S. Rol' kachestva v inzhenerno-tekhnicheskom obespechenii APK [The role of quality in the engineering and technical support of the agro-industrial complex]. Trudy GOSNITI, 2016, vol. 125, pp. 62-69.
Материал поступил в редакцию 17.06.2021
© Баулин Н.К., 2021
